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          水泵的汽蝕余量是指什么?

          發布時間:2024-01-10 11:01:15         發布人:水泵
             汽蝕余量主要是衡量泵吸上能力的一個參數,水泵汽蝕余量是指在水泵進口斷面,單位質量的液體所具有的超過飽和蒸汽壓力的富余能量相應的水頭,單位用米標注,用(NPSH)r表示
          一、汽蝕余量的定義
          汽蝕余量又叫凈正吸頭,主要是衡量泵吸上能力的一個參數。
          我們都知道一個標準大氣壓約等于10m水柱,也就是說如果把泵放到一個很 深的水池子上面,水面與大氣是相通的。這時讓泵將水向外排,泵大的可能性是使水面下降到與泵軸線垂直距離10m的地方。
          如果泵繼續運轉,這時的水面也不可能再下降了。泵也無法向外繼續送水,其排出的將是氣,這種狀態,我們把它叫汽蝕。但實際上泵是無法完全讓水面下降到與其軸線垂直10m距離,多少會剩下一部分。
             剩下這部分水如果也以m為單位來計算的話,就 是這臺泵的汽蝕余量,也叫泵的必需汽蝕余量NPSHr,通常這個值是泵廠以20℃清水在泵的額定流量下測定的,單位是米。NPSHr越小說明泵的吸上性能越好。
          二、汽蝕余量的公式
             水泵在運行時液體在葉輪的進口處因為一定真空壓力下就會產生出汽體,汽體的氣泡在液體質點的撞擊運動下對葉輪及金屬表面產生剝蝕,然而破壞葉輪等金屬,
             此時真空壓力叫汽化壓力,汽蝕余量是在水泵吸入口處單位重量液體所具有的超過汽化壓力的富余能量,或通俗的來說:水泵汽蝕余量是指在水泵進口斷面,單位質量的液體所具有的超過飽和蒸汽壓力的富余能量相應的水頭。
          單位用米標注,用(NPSH)r。吸程即為必需汽蝕余量Δh:即泵允許吸液體的真空度,亦即泵允許的安裝高度,單位用米。
                 吸程=標準大氣壓(10.33米)-汽蝕余量-安全量(0.5米)
                 例如:某泵汽蝕余量為4.0米,求吸程Δh
                 解:Δh=10.33-4.0-0.5=5.83米
                 標準大氣壓能壓管路真空高度10.33米。
          水泵
          三、汽蝕余量的物理意義
                 (1)液體流入多級泵后,未被葉輪增加能量前,壓力能頭降低的那部分數值,它是因流速變化和水力損失引起的,影響它的主要因素是泵吸入室的幾何形狀和流速,而與吸入管路,液體的性質等參數無關,它只與泵結構有關,確切地說,它只與葉輪形狀及進口形狀有關;
                 (2)NPSHr和NPSHa是兩個性質不同的參數, NPSHr由泵本身的特性決定,是表示泵本身抗汽蝕性能的參數,NPSHr越大,泵的汽蝕性能越差,反之越好,而NPSHa是由外界的吸入裝置特性決定的。
                 (3)泵產生汽蝕的界限NPSHa=NPSHr
                 NPSHa=NPSHr 對應(pk=pv)泵開始汽蝕;
                 NPSHa
                 NPSHa>NPSHr 對應(pk>pv)泵無汽蝕。
          四、汽蝕余量的分類
                 汽蝕余量指泵入口處液體所具有的總水頭與液體汽化時的壓力頭之差,具體分為如下幾類:
                 NPSHa——裝置汽蝕余量又叫有效汽蝕余量,是指液體進入泵前所剩余的能量,可有效利用以防止汽蝕。它只由泵吸入側管路的裝置系統決定,與泵本身無關。只要流向泵吸入口中心的液體的靜壓頭足夠高,超過相應溫度下液體的汽化壓力,就不會發生腐蝕。越大越不易汽蝕;
                 NPSHr——泵汽蝕余量,又叫必需的汽蝕余量或泵進口動壓降,越小抗汽蝕性能越好;
                 NPSHc——試驗汽蝕余量,是指對應泵性能下降一定值的汽蝕余量:是汽蝕試驗時算出的值,試驗汽蝕余量有任意多個,但對應泵性能下降一定值的試驗汽蝕余量只有一個,稱為臨界汽蝕余量,用NPSHc表示;
                 [NPSH]——許用汽蝕余量,這是確定泵使用條件(如安裝高度)用的汽蝕余量,它應大于臨界汽蝕余量,以保證泵運行時不發生汽蝕。通常取[NPSH]=(1.1~1.5)NPSHc。
                 這些汽蝕余量有如下關系:NPSHc ≤ NPSHr ≤ [NPSH] ≤ NPSHa
          五、裝置汽蝕余量的計算方法
                (1)汽蝕余量計算式
                 式中ps/ρg —— 換算到基準面上的進口壓力水頭(m);
                 v2s/2g —— 測量壓力ps斷面的液體平均速度頭(m);
                 pv/ρg —— 抽送液體溫度下的汽化壓力水頭(m);
                 NPSH —— 汽蝕余量(m),其值以換算到基準面上的數值表示(即用換算到基準面上的壓力水頭ps/ρg 計算NPSH )。
                 (2)泵基準面的規定:即通過由葉輪葉片進口邊的外端所描繪的圓的中心的水平面
                 吸上 —— 吸入液面在基準面之下;
                 倒灌 —— 吸入液面在基準面之上。
                 對臥式泵,其基準面是通過泵軸心線的水平面;
                 對多級泵以其第一級葉輪為基準;
                 對立式雙級泵以上面的葉輪吸入口為基準。 
          六、汽蝕現象
                 液體在一定溫度下,降低壓力至該溫度下的汽化壓力時,液體便產生汽泡。把這種產生氣泡的現象稱為汽蝕。汽蝕時產生的氣泡,流動到高壓處時,其體積減小以致破滅。這種由于壓力上升氣泡消失在液體中的現象稱為汽蝕潰滅。
                 泵在運轉中,若其過流部分的局部區域(通常是葉輪葉片進口稍后的某處)因為某種原因,抽送液體的絕對壓力降低到當時溫度下的液體汽化壓力時,液體便在該處開始汽化,產生大量蒸汽,形成氣泡,當含有大量氣泡的液體向前經葉輪內的高壓區時,氣泡周圍的高壓液體致使氣泡急劇地縮小以至破裂。在氣泡凝結破裂的同時,液體質點以很高的速度填充空穴,在此瞬間產生很強烈的水擊作用,并以很高的沖擊頻率打擊金屬表面,沖擊應力可達幾百至幾千個大氣壓,沖擊頻率可達每秒幾萬次,嚴重時會將壁厚擊穿。
                 在水泵中產生氣泡和氣泡破裂使過流部件遭受到破壞的過程就是水泵中的汽蝕過程。水泵產生汽蝕后除了對過流部件會產生破壞作用以外,還會產生噪聲和振動,并導致泵的性能下降,嚴重時會使泵中液體中斷,不能正常工作。
          七、提高抗氣蝕措施
                a.提高離心泵本身抗氣蝕性能的措施
                 (1)改進泵的吸入口至葉輪附近的結構設計。增大過流面積;增大葉輪蓋板進口段的曲率半徑,減小液流急劇加速與降壓;適當減少葉片進口的厚度,并將葉片進口修圓,使其接近流線型,也可以減少繞流葉片頭部的加速與降壓;提高葉輪和葉片進口部分表面光潔度以減小阻力損失;將葉片進口邊向葉輪進口延伸,使液流提前接受作功,提高壓力。
                 (2)采用前置誘導輪,使液流在前置誘導輪中提前作功,以提高液流壓力。
                 (3)采用雙吸葉輪,讓液流從葉輪兩側同時進入葉輪,則進口截面增加一倍,進口流速可減少一倍。
                 (4)設計工況采用稍大的正沖角,以增大葉片進口角,減小葉片進口處的彎曲,減小葉片阻塞,以增大進口面積;改善大流量下的工作條件,以減少流動損失。但正沖角不宜過大,否則影響效率。
                 (5)采用抗氣蝕的材料。實踐表明,材料的強度、硬度、韌性越高,化學穩定性越好,抗氣蝕的性能越強。
                 b.提高進液裝置有效氣蝕余量的措施
                 (1)增加泵前貯液罐中液面的壓力,以提高有效氣蝕余量。
                 (2)減小吸上裝置泵的安裝高度。
                 (3)將上吸裝置改為倒灌裝置。
                 (4)減小泵前管路上的流動損失。如在要求范圍盡量縮短管路,減小管路中的流速,減少彎管和閥門,盡量加大閥門開度等。
                 (5)降低泵入口工質介質溫度(當輸送工質接近飽和溫度時)。
                 以上措施可根據泵的選型、選材和泵的使用現場等條件,進行綜合分析,適當加以應用。
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